Методи розрахунку потужності електроприводів

6.1. Втрати енергії в електроприводах

В електродвигуні, який є одним із елементів електропривода, від-бувається перетворення електричної енергії у механічну. При всяко-му перетворенні мають місце втрати енергії, яким відповідають певні втрати потужності. Втрати потужності поділяються на постійні втрати та змінні.

У двигунах постійного струму паралельного збудження до пос-тійних втрат належать:

• втрати потужності в сталі , зумовлені, головним чи-ном, вихровими струмами в осерді якоря і в полюсних наконечни-ках;

• втрати механічні – це втрати на тертя у підшипни-ках, щіток о колектор і обертових частин о повітря;

• витрати потужності на збудження також відно-сять до постійних втрат. Сумарні постійні витрати .

Втрати в колі якоря є змінними втратами потужності, бо залежать від навантаження двигуна.

Витрати на збудження в двигунах послідовного збудження відносять до змінних втрат.

Сумарні втрати потужності у двигунах постійного струму

. (6.1)

В асинхронних двигунах втрати потужності теж діляться на постійні та змінні. Постійні втрати складаються з магнітних втрат в осердях статора і ротора , з механічних втрат (тертя в підшипниках і ротора о повітря) і додаткових втрат від впливу вищих гармонік, спричинених ступінчастим розподілом індукції у повітряному проміжку, які створюють гальмівний момент.

Змінні втрати складаються з електричних втрат в обмотках ста-тора і ротора, тобто .

В синхронних двигунах змінні втрати виникають лише в обмотці статора. До постійних втрат відноситься потужність збудження. Інші складові постійних втрат такі, як і в асинхронних двигунах.

К оефіцієнт корисної дії

, (6.2)

д

Рис.6.1. Залежність ККД від коефіцієнта завантаження

е – потужність, яку споживає двигун і яка залежить від постійних і змінних втрат; – корисна потужність. Зазвичай представляють залежність ККД не від втрат, а від коефіцієнта на-вантаження . Оскільки змінні втрати пропорційні квадрату струму, то є нелінійною і досягає максимуму при рівно-сті постійних і змінних втрат (рис.6.1). Двигуни проектують так, щоби відповідав коефіцієнту навантаження . ККД сучасних двигунів високі і залежить від потужності. Так, номі-нальний ККД двигунів потужністю до 10кВт , потужністю 10 – 100кВт – і потужністю більше 1000кВ – . Мікромашини (двигуни потужністю 600Вт і менше) мають більш низький ККД.

Означені вище втрати потужності характеризують усталений ре-жим роботи. В перехідних процесах (пуск, гальмування, зміна шви-дкості) виникають додаткові втрати потужності, зумовлені зміною кінетичної енергії рухомих частин електропривода.

Втрати потужності в електроприводі складаються з втрат потуж-ності в двигуні і в передавальному пристрої, який виконує функцію узгодження швидкостей двигуна і виробничого механізму. ККД пе-редавального пристрою є відношення вихідної потужності до вхідної , яка є корисною потужністю двигуна:

. (6.3)

ККД передавальних пристроїв визначає їх конструкція. Його ве-личина залежить від навантаження. Залежності для різних передавальних пристроїв наводяться у довідниках [6, кн. 3, розд. 50].

Підставивши в (6.3) значення з (6.2), одержимо ККД електропривода:

. (6.4)